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Atti Soc. tosc. Sci. nat., Mem., Serie B, 114 (2007)
pagg. 125-129, figg. 3, tab. 1
C. Nali (*), F. Garbari (**), G. Lorenzini (*)
TAC sugli alberi: un’esperienza all’Orto Botanico di Pisa
Riassunto - Dopo una sintetica introduzione relativa alle
problematiche della valutazione della stabilità degli alberi
ornamentali, in relazione alle implicazioni di ordine civile
e penale che possono conseguire alla loro caduta, vengono
descritte le nuove tecniche di indagine basate sulla caratterizzazione difettuale del legno mediante analisi di tomogrammi
sonici, in 2D o in 3D, ottenuti con l’impiego di innovative
apparecchiature ad alta tecnologia, caratterizzate da ridotta
invasività, flessibilità, affidabilità e facilità di utilizzo. Infine,
vengono illustrati i risultati di una recente indagine svolta su
alcuni esemplari arborei dell’Orto Botanico di Pisa.
Parole chiave - Tomografia sonica, stabilità, alberi, Orto
botanico, Pisa.
Abstract - Image diagnosis of wood defects of ornamental
trees: an investigation at the Botanic Garden of Pisa University. Following a short discussion of the problems relating
to ornamental tree stability, which are due to civil and penal
implications connected with their fall, new technologies are
described which are based on the characterization of wood
defects with the use of high tech instruments (sonic tomographs). Then, the results of the analysis made on some trees
of the Botanic Garden of Pisa University are discussed.
Key words - Sonic tomographs, stability, trees, Pisa Botanic
Garden.
Introduzione
Soprattutto nelle aree ad intensa fruizione pubblica, il
problema della valutazione delle condizioni sanitarie
degli alberi e, di conseguenza, della loro stabilità, è cruciale: una pianta che cade in foresta, verosimilmente,
non rischia di causare danni alle persone o – comunque
– a beni, ma se lo stesso evento si verifica in ambito
urbano o lungo un’arteria di comunicazione, si innescano implicazioni civili o penali (e, perché no, anche
morali) a carico di coloro (amministratori, tecnici, proprietari, «custodi» a qualunque titolo) che del soggetto
hanno la responsabilità. Sono noti i casi (almeno qualche decina all’anno) che funestano le cronache e non
solo in occasione di eventi climatici estremi. Un’analisi
dettagliata delle condizioni delle nostre alberate non
può prescindere dal sottolineare le situazioni ostili che
di norma accompagnano la loro vita (Gilbert, 1991): si
va dalla scarsa fertilità minerale ed organica e carenza
di aerazione nel substrato (spesso impermeabile ad aria
e acqua), alla massiccia presenza di inquinanti aero-
dispersi (Lorenzini, 1997), alla diffusione di parassiti
microbici ed animali, per non parlare della vetustà di
molti impianti e della azione di vandali. Ma sono sicuramente le potature maldestre il problema numero uno
(Brown, 1982): tagli sconsiderati causano ferite, alle
quali la pianta non riesce ad opporre adeguate strutture
di cicatrizzazione, e che nel tempo diventano facili vie
di ingresso per i miceti cariogeni (Lorenzini, 1998).
Essi degradano lentamente, ma inesorabilmente, i componenti del legno (cellulosa e lignina), alterandone le
caratteristiche fisiche e meccaniche (e, quindi, compromettendone le proprietà fitostatiche), ma non hanno
effetto sulla funzionalità del sistema vascolare, così che
– in genere – la fisiologia dell’apparato fogliare non
viene modificata (Anselmi & Govi, 1996): pertanto,
l’accertamento delle condizioni di salute «interne» della pianta non può giovarsi della presenza di sintomi
specifici sulla chioma. Sono rari i casi nei quali si hanno
fenditure aperte facilmente riconoscibili e la presenza
evidente dei basidiocarpi (i corpi fruttiferi degli agenti
di carie sono prodotti soltanto in condizioni eccezionali) (Tattar, 1978). Pertanto, l’esistenza di fenomeni
degenerativi di norma non è accompagnata da particolari segni esteriori, anche se il linguaggio del corpo
dell’albero prevede la presenza di indizi diagnostici sul
tronco e sulle branche, quali rigonfiamenti e screpolature, prova – per lo specialista – di reazione attiva a
situazioni interne anomale (Shigo, 1986). È evidente
che una corretta valutazione fitostatica non può prescindere da adeguate indagini strumentali, condotte
secondo protocolli ben definiti. Negli ultimi tempi si è
assistito ad un enorme progresso nella disciplina, con
un salto tecnologico inimmaginabile soltanto alcune
decine di anni fa (Mattheck & Breloer, 1995; Mattheck
& Breloer, 1998).
La
diagnostica per immagini
Il principio di funzionamento della strumentazione è
semplice: il legno integro è miglior conduttore di onda
sonica rispetto a quello deteriorato. In sintesi, le apparecchiature consistono in una serie (in alcuni modelli
sino a oltre 20) di sensori («vibrometri»), che vengono
applicati a chiodi infissi ad intervalli regolari lungo la
circonferenza dell’albero, su uno o più piani paralleli.
Essi sono collegati tra di loro mediante cavi (Fig. 1) e
rilevano le onde soniche generate da un impatto mec-
(*) Centro Interdipartimentale di Ricerche Agro-Ambientali «E. Avanzi», S. Piero Grado (PI).
(**) Orto Botanico dell’Università di Pisa.
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C. Nali, F. Garbari, G. Lorenzini
Fig. 1 - Sensori di un tomografo sonico applicati alla circonferenza
di un albero, su due piani paralleli.
canico (una leggera martellata applicata, in sequenza,
a ciascun elemento) e propagatesi attraverso il legno,
sino ad essere percepite da ciascuno degli altri sensori, in maniera indipendente. Contestualmente viene
registrata la geometria della sezione e la distanza tra i
punti considerati.
Il prodotto finale è costituito da un tomogramma in 2D
(se si è operato su un solo piano) o 3D, nel quale sono
originariamente descritte tutte le velocità relative alle
singole traiettorie che collegano ogni sensore a tutti gli
altri. Adeguati programmi di interpolazione consentono di ricavare immagini a colori, che ricostruiscono le
condizioni interne di tutta la sezione (Fig. 2), evidenziando eventuali non-conformità, in quanto ogni tipo
di albero presenta proprie caratteristiche soniche (in
base alla densità ed al modulo di elasticità del legno).
Le procedure descritte sono totalmente computerizzate;
l’intera operazione è decisamente rapida e non richiede
più di una ventina di minuti a pianta. Il metodo può
essere considerato relativamente semplice da applicare, accurato e flessibile. È buona norma, una volta
localizzate le regioni degenerate, procedere, con una
serie di sondaggi resistografici, a una validazione finale
di conferma (Fig. 3). Ovviamente, trattandosi in ogni
caso di metodi di indagine (mini)invasivi, la assoluta
disinfezione di tutto il materiale che viene a lesionare
la corteccia durante le operazioni è imperativa, al fine
di evitare la diffusione di propaguli infettivi (Lorenzini
& Nali, 2005).
Una considerazione degna di nota riguarda la frequenza
dei controlli da effettuare sugli alberi: gli intervalli tra
le osservazioni successive non possono essere stimati
senza valutare l’ambiente e le condizioni generali dell’albero. Inoltre, occorre rilevare che, al momento, non
sono disponibili dati affidabili relativi alle cinetiche di
avanzamento della carie sulle piante. Le variabili in
gioco oggi note (ad esempio, specie arborea e fungina, stato di salute dell’albero, fattori microambientali)
sono in numero e di rilevanza tali da non consentire la formulazione di modelli previsionali attendibili
riguardo al tempo necessario ad un processo cariogeno
per colonizzare l’ospite in modo da comprometterne la
stabilità. È ovvio che alberi giovani e sani necessitano di una sorveglianza meno serrata, mentre quelli più
vecchi e già danneggiati devono essere controllati più
spesso ed anche più minuziosamente. In questi casi,
viene consigliata almeno una osservazione annuale; di
conseguenza, la validità dei dati è circoscritta allo stesso tempo (Shigo, 1982).
La classificazione FRC (Failure Risk Classification,
Tab. 1), mediante la quale le piante vengono suddivise in categorie di rischio predefinite, permette di
standardizzare le procedure di monitoraggio e messa
in sicurezza di grandi popolazioni arboree (Pestalozza
& Pellegatta, 1998).
Questa classificazione, ormai collaudata su migliaia di
alberi, consente di pianificare nel modo più corretto
gli interventi manutentivi finalizzati al mantenimento
di una popolazione arborea in una situazione di rischio
controllato. La totale sicurezza è, infatti, un concetto
inapplicabile per gli alberi, che – in quanto esseri viventi – sono, comunque, soggetti ad eventi non sempre
prevedibili (Lonsdale, 2001).
Un’esperienza
all’Orto
Botanico
di
Pisa
La memoria storica dell’Orto Botanico di Pisa è scritta
– senza dubbio – nei suoi alberi. La loro conoscenza,
quindi, è fondamentale per percorrere idealmente le tappe della nascita e della crescita di questo «giardino» che
merita di essere annoverato tra quelli storici di questo
Paese. Ne consegue che, oggi, non si può prescindere
dalla salvaguardia del suo patrimonio arboreo.
È per questo che il Centro Interdipartimentale di Ricerche Agro-Ambientali «Enrico Avanzi» dell’Università
di Pisa si è reso disponibile per eseguire una serie di
indagini di valutazione della stabilità su alcuni esemplari del patrimonio arboreo dell’Orto Botanico di Pisa.
Un primo sopralluogo effettuato nella primavera 2006
aveva evidenziato alcune situazioni ostili, tra le quali
carenza di aerazione nel substrato e presenza di parassiti microbici ed animali. Da non trascurare, poi, essendo
l’Orto Botanico situato in pieno centro a Pisa, la possi-
TAC sugli alberi: un’esperienza all’Orto Botanico di Pisa
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Fig. 2 - Tomogramma sonico di una sezione di un albero: le diverse tonalità cromatiche sono correlate alle velocità di trasmissione dell’onda
sonica, sulla base della scala sulla destra (in m s-1).
Fig. 3 - Analisi dendropenetrometrica; il principio di funzionamento si basa sul fatto che la resistenza all’avanzamento di una punta metallica
(registrata in continuo dallo strumento) è funzione delle condizioni del legno ed è bassa in presenza di fenomeni di carie.
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C. Nali, F. Garbari, G. Lorenzini
Tab. 1 - Suddivisione FRC (Failure Risk Classification) in classi di rischio fitostatico, con indicazione del grado di pericolosità, la frequenza dei controlli e gli interventi da effettuare.
Classe
Descrizione
A
Soggetti che non manifestano né difetti di forma degni di nota riscontrabili con il VTA né significative anomalie rilevabili
strumentalmente; i rischi di schiantamento e caduta sono legati ad eventi statisticamente non prevedibili. Controlli visivi
annuali.
B
Soggetti sui quali l’osservazione visiva e l’indagine strumentale hanno rilevato lievi difetti di forma e piccole anomalie
strutturali; i rischi di schiantamento e caduta sono riconducibili a quelli del gruppo A, tenendo presente che i lievi processi
degenerativi e le anomalie morfologiche possono aggravarsi nel tempo. Controllo minuzioso con cadenza annuale.
C
Soggetti con significativi difetti di forma e/o strutturali verificati strumentalmente; il rischio è rappresentato da un ulteriore
aggravamento nel breve periodo delle anomalie riscontrate, con il passaggio ad una classe di rischio più elevata. Controllo
visivo e strumentale con cadenza annuale.
C-D
Soggetti che presentano gravi difetti a livello morfologico e/o strutturale; l’abbattimento può essere evitato intervenendo con
opportune operazioni urgenti finalizzate alla messa in sicurezza (riduzione della chioma, consolidamento, ecc.), in mancanza
delle quali si ha il passaggio in classe D. Controllo strumentale a cadenza annuale.
D
Soggetti che presentano difetti morfologici e strutturali molto gravi, con alto rischio di caduta e schiantamento; la prospettiva
di vita è gravemente compromessa ed ogni intervento di risanamento risulta vano. Abbattimento con urgenza.
bile azione di inquinanti atmosferici. Anche le potature
potrebbero aver giocato un ruolo determinante. Alla
luce di ciò, è stato ritenuto opportuno procedere a una
valutazione fitostatica con adeguate indagini strumentali condotte secondo protocolli ben definiti. In particolare, si è provveduto a:
– Compilazione, per ogni soggetto, di una scheda a
norma ISA (International Society for Arboriculture), contenente le seguenti indicazioni: specie, diametro a petto d’uomo, altezza, tipologia di vegetazione, notizie stazionali (ad esempio, presenza di
asfalto al colletto o altre limitazioni allo sviluppo,
inclinazione e sbilanciamento della chioma, ecc.),
stato sanitario di colletto, fusto, branche e chioma.
– Misurazioni strumentali di precisione su base penetrometrica e tomografiche-soniche (in aggiunta al
Visual Tree Assessment [VTA], laddove ritenuto
necessario).
– Attribuzione di ogni individuo ad una classe di
rischio FRC, sulla base anche del rapporto di sicurezza T/r.
– Indicazioni di eventuali interventi (potature, rimonde, abbattimenti, ecc.), in relazione anche alla tipologia di bersaglio.
Il risultato finale costituisce non solo uno strumento
attraverso il quale è possibile pianificare gli interventi
ordinari e straordinari in materia di difesa, in relazione
alle problematiche riscontrate nel corso dell’indagine,
ma anche una guida per le scelte future di espianto e di
impianto dei soggetti arborei, in funzione delle classi
di rischio rilevate.
Sulla base delle osservazioni visive condotte utilizzando i criteri sopra riportati, sono stati selezionati cinque
soggetti (uno appartenente alla specie Quercus ilex, uno
a Q. petraea, uno a Q. rubra, uno a Acer monspessulanum e un altro a Carpinus betulus), sui quali sono state
effettuate le analisi per verificarne le condizioni di stabilità. La tecnica del VTA, infatti, consiste nell’individuazione dei sintomi esterni che l’albero palesa in presenza di anomalie a carico del legno. Il concetto di base
è l’«assioma della tensione costante», regola costitutiva
generale e ritenuta valida per tutte le strutture biologiche. Esse, infatti, si sviluppano in modo da garantire
una regolare distribuzione del carico sulla superficie in
tempi medi. Così, nessun punto è sovraccarico (punto debole) e nessun altro è poco caricato (spreco di
materiale). Se questa condizione ottimale dell’albero
è alterata – ad esempio per una carie o per una rottura,
che possono agire localmente come cause di aumento
di pressione sulla struttura – esso si affretta a ristabilire
lo stato di «stress costante», producendo materiale di
riparazione nelle zone danneggiate. Questo è, pertanto,
un segnale della presenza di difetti meccanici e fisici
all’interno del soggetto esaminato. Il riconoscimento
e la codificazione di questi sintomi è, quindi, la fase
più importante dell’analisi. Segni caratteristici sono, ad
esempio, la presenza di cavità, costolature, bombature,
depressioni e corpi fruttiferi fungini. È possibile elencare fino a 120 sintomi importanti distribuiti tra colletto,
fusto e chioma! A ciò segue l’analisi più approfondita
di tipo strumentale per i soggetti che manifestano uno
o più difetti. Non sono escluse, però, verifiche anche
su individui che non mostrano sintomi, in quanto esiste
la possibilità remota che una pianta sia solo apparentemente sana all’esterno, soprattutto in alcuni casi di carie
bruna. Sono stati, infatti, accertati casi di «schianti» che
non mostravano segni visibili.
In generale, i soggetti osservati si sono caratterizzati
per:
– vivere in una zona antropizzata, con traffico veicolare e presenza di inquinanti aerodispersi;
– aver subìto nel passato interventi di potatura, che
hanno provocato l’apertura di lesioni, alcune ancora
in fase di cicatrizzazione;
– essere oppressi da manufatti (mura di cinta, ad
esempio) e talvolta interessati da conflitto vegetazionale con altre essenze.
Dal punto di vista fitosanitario, gli individui selezionati
denotano altre peculiarità, quali la presenza di cavità
nel fusto ed estese scortecciature, che costituiscono
vie di apertura per gli agenti patogeni all’interno della
matrice legnosa, ed altre lesioni (dovute, ad esempio,
TAC sugli alberi: un’esperienza all’Orto Botanico di Pisa
all’attacco da parte di insetti). Dopo aver condotto le
osservazioni visive, è stato giudicato necessario procedere all’analisi strumentale su tutti gli esemplari.
Nessuna pianta è stata collocata in classe A: questo
risultato era atteso, in quanto la popolazione è costituita
da esemplari maturi e, quindi, inevitabilmente soggetti
nel tempo ad attacchi di patogeni agenti di carie; due
individui sono stati classificati in classe B (Q. ilex e A.
monspessulanum) e due in C (Q. rubra e Q. petraea);
un solo albero (Carpinus betulus) è stato giudicato da
abbattere (classe D).
Il soggetto attribuito alla classe D non ha più i presupposti per garantire una situazione di stabilità e, quindi,
di incolumità per il cittadino. Infatti, esso presenta valori strumentali anomali o critici o, comunque, i difetti
emersi dall’indagine visiva sono stati considerati molto
gravi. Anche se l’analisi VTA prescinde dalle condizioni relative all’eventuale bersaglio che l’albero potrebbe
colpire nella sua caduta, non vi è dubbio che questi
esemplari costituiscano un reale problema di sicurezza;
per questo, ne viene consigliato l’abbattimento con la
massima urgenza. Sui soggetti della classe C sono stati
osservati difetti significativi. Essi riportano anomalie
tali da non poter essere considerati immediatamente
pericolosi; tuttavia l’entità del danno potrebbe peggiorare nel tempo. È quindi necessario un monitoraggio
annuale, attenendosi a quanto descritto nella classificazione FRC.
Sono maturi i tempi perché i curatori del verde (pubblico e privato) siano consapevoli delle notevoli potenzialità strumentali in materia di diagnosi delle condizioni
interne degli alberi, e provvedano in maniera sistematica a monitorare le loro piante, intervenendo per sostituire esemplari divenuti pericolosi, senza esporre il cit-
(ms. pres. il 30 maggio 2007; ult. bozze il 20 febbraio 2008)
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tadino ad inutili situazioni di rischio. Monitoraggio su
base periodica: ecco di cosa necessitano le nostre specie
arboree. Inutile dire che la materia richiede adeguata
professionalità e specialisti aggiornati.
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